JP3527707B2 - Ｏｈ遮断層を具備した光ファイバのプレフォーム及びその製造方法 - Google Patents
Ｏｈ遮断層を具備した光ファイバのプレフォーム及びその製造方法Info
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Description
【０００１】（技術分野）
本発明は一般的な光ファイバプレフォームに係り、特
に、サブストレートチューブから光ファイバのコアへの
ＯＨの浸透を最小化するための、光ファイバプレフォー
ム及びその製造方法に関する。
に、サブストレートチューブから光ファイバのコアへの
ＯＨの浸透を最小化するための、光ファイバプレフォー
ム及びその製造方法に関する。
【０００２】（背景技術）
単一モードの光ファイバはクラッド層及びコア層を蒸着
して作る。ＤＣ−ＳＭ（Ｄｅｐｒｅｓｓｅｄ Ｃｌａｄ
ｄｉｎｇ−Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ）タイプの場合、ク
ラッド層は蒸着温度と屈折率を下げるためにＳｉＯ２に
Ｐ２Ｏ５、ＧｅＯ２およびＦをドーピングして蒸着し、
光を伝送するコア層は屈折率を高めるためにＳｉＯ２に
ＧｅＯ２をドーピングして蒸着した後、コラプス及びク
ローズ工程を通じて光ファイバプレフォームを製作す
る。
して作る。ＤＣ−ＳＭ（Ｄｅｐｒｅｓｓｅｄ Ｃｌａｄ
ｄｉｎｇ−Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ）タイプの場合、ク
ラッド層は蒸着温度と屈折率を下げるためにＳｉＯ２に
Ｐ２Ｏ５、ＧｅＯ２およびＦをドーピングして蒸着し、
光を伝送するコア層は屈折率を高めるためにＳｉＯ２に
ＧｅＯ２をドーピングして蒸着した後、コラプス及びク
ローズ工程を通じて光ファイバプレフォームを製作す
る。
【０００３】改良された化学気相蒸着（ＭＣＶＤ）法に
より光ファイバプレフォームを製造する工程において、
蒸着層が厚くなるにつれて蒸着過程におけるチューブの
自己コラプスが生じるようになり、結果的に、チューブ
がより厚くなる。さらに、厚く蒸着された蒸着層を焼結
させて固めるために、高温のバーナーが必要になり、さ
らにコラプス及びクローズ工程時間が長くなり、サブス
トレートチューブが長時間にわたり高温にさらされるよ
うになる。
より光ファイバプレフォームを製造する工程において、
蒸着層が厚くなるにつれて蒸着過程におけるチューブの
自己コラプスが生じるようになり、結果的に、チューブ
がより厚くなる。さらに、厚く蒸着された蒸着層を焼結
させて固めるために、高温のバーナーが必要になり、さ
らにコラプス及びクローズ工程時間が長くなり、サブス
トレートチューブが長時間にわたり高温にさらされるよ
うになる。
【０００４】この過程では、蒸着用サブストレートチュ
ーブに含まれた微量の水分（Ｈ２Ｏ）（一般的に数ｐｐ
ｍ程度）が蒸着層に浸透する一方で、浸透した水分がク
ラッド領域に蒸着されたＰ２Ｏ５またはＳｉＯ２と結合
してＰ−Ｏ−ＨまたはＧｅ−Ｏ−Ｈボンド結合を形成す
る。さらに、コア領域まで浸透したＯＨは、コア層に蒸
着されたＳｉＯ２またはＧｅＯ２と結合し、Ｓｉ−Ｏま
たはＧｅ−Ｏボンド結合を解離させつつＳｉ−Ｏ−Ｈま
たはＧｅ−Ｏ−Ｈボンド結合を形成するようになる。
ーブに含まれた微量の水分（Ｈ２Ｏ）（一般的に数ｐｐ
ｍ程度）が蒸着層に浸透する一方で、浸透した水分がク
ラッド領域に蒸着されたＰ２Ｏ５またはＳｉＯ２と結合
してＰ−Ｏ−ＨまたはＧｅ−Ｏ−Ｈボンド結合を形成す
る。さらに、コア領域まで浸透したＯＨは、コア層に蒸
着されたＳｉＯ２またはＧｅＯ２と結合し、Ｓｉ−Ｏま
たはＧｅ−Ｏボンド結合を解離させつつＳｉ−Ｏ−Ｈま
たはＧｅ−Ｏ−Ｈボンド結合を形成するようになる。
【０００５】このように各蒸着領域で水分と結合して形
成されたＯ−ＨまたはＰ−Ｏ−Ｈボンド結合は、特定の
波長領域において吸収バンドによる光損失をさらに発生
させる。単一モードの光ファイバの場合、光損失に影響
を大きく及ぼす波長帯域は、Ｏ−Ｈボンドの場合、１．
２４μｍ−１．３８５μｍの帯域、そしてＰ−Ｏ−Ｈボ
ンドの場合１．２−１．８μｍの帯域である。コア領域
に浸透ＯＨが浸透すると、非架橋酸素（ＮＢＯ）を形成
し、それによりコア層のガラス質の構造的均一性を局所
的に低下させるようになり、コア層の密度不均質を生じ
させる。その結果、散乱損失が増加するようになる。
成されたＯ−ＨまたはＰ−Ｏ−Ｈボンド結合は、特定の
波長領域において吸収バンドによる光損失をさらに発生
させる。単一モードの光ファイバの場合、光損失に影響
を大きく及ぼす波長帯域は、Ｏ−Ｈボンドの場合、１．
２４μｍ−１．３８５μｍの帯域、そしてＰ−Ｏ−Ｈボ
ンドの場合１．２−１．８μｍの帯域である。コア領域
に浸透ＯＨが浸透すると、非架橋酸素（ＮＢＯ）を形成
し、それによりコア層のガラス質の構造的均一性を局所
的に低下させるようになり、コア層の密度不均質を生じ
させる。その結果、散乱損失が増加するようになる。
【０００６】さらに、蒸着工程と同時に進行する焼結工
程において、蒸着層が厚くなることにより、チューブ内
外径が接触する現象が生じることにより、適切な直径比
（すなわち、クラッド直径／コア直径＝Ｄ／ｄ）を確保
し難くなる。これにより、ＯＨ浸透を防ぐのに充分な距
離を確保できず、ＯＨによる損失が大きく増加する。
程において、蒸着層が厚くなることにより、チューブ内
外径が接触する現象が生じることにより、適切な直径比
（すなわち、クラッド直径／コア直径＝Ｄ／ｄ）を確保
し難くなる。これにより、ＯＨ浸透を防ぐのに充分な距
離を確保できず、ＯＨによる損失が大きく増加する。
【０００７】従来は、サブストレートチューブからコア
層にＯＨが浸透することを防止するために、クラッド層
を厚くする方法を用いていた。しかし、この方法で大口
径のプレフォームを製作する場合、チューブの収縮によ
って適切な直径比を確保し難く、コア層の蒸着工程時に
チューブ層が厚くなることからコア蒸着面までの熱伝逹
効率が落ち、一層高温のバーナーが必要となる。従っ
て、チューブが高温に長時間さらされることにより、Ｏ
Ｈによる損失が顕著になる。
層にＯＨが浸透することを防止するために、クラッド層
を厚くする方法を用いていた。しかし、この方法で大口
径のプレフォームを製作する場合、チューブの収縮によ
って適切な直径比を確保し難く、コア層の蒸着工程時に
チューブ層が厚くなることからコア蒸着面までの熱伝逹
効率が落ち、一層高温のバーナーが必要となる。従っ
て、チューブが高温に長時間さらされることにより、Ｏ
Ｈによる損失が顕著になる。
【０００８】（発明の開示）
上記の問題を解決するため、本発明の目的は、サブスト
レートチューブからコア層にＯＨが浸透することを防止
するために、サブストレートチューブとコア層との間に
ＯＨの浸透を遮断または顕著に少なくするバリヤ層（遮
断層）を形成することにより直径比を減らす一方、効果
的にＯＨによる損失を減少させることができる光ファイ
バプレフォームを提供することである。
レートチューブからコア層にＯＨが浸透することを防止
するために、サブストレートチューブとコア層との間に
ＯＨの浸透を遮断または顕著に少なくするバリヤ層（遮
断層）を形成することにより直径比を減らす一方、効果
的にＯＨによる損失を減少させることができる光ファイ
バプレフォームを提供することである。
【０００９】本発明の別の目的は、ＯＨ遮断層を具備し
た光ファイバプレフォームを製造する方法を提供するこ
とである。
た光ファイバプレフォームを製造する方法を提供するこ
とである。
【００１０】従って、第１の目的を達成するため、本発
明による光ファイバプレフォームは、サブストレートチ
ューブ、クラッド層及びコア層を具備し、さらに、前記
光ファイバプレフォームは、前記サブストレートチュー
ブと前記クラッド層との間に位置する、ＯＨ拡散係数が
低い物質を蒸着することにより形成された第１の遮断層
を具備し、ここで、前記第１遮断層は、前記サブストレ
ートチューブに含まれたＯＨが、前記クラッド層に浸透
することを実質的に防止する。
明による光ファイバプレフォームは、サブストレートチ
ューブ、クラッド層及びコア層を具備し、さらに、前記
光ファイバプレフォームは、前記サブストレートチュー
ブと前記クラッド層との間に位置する、ＯＨ拡散係数が
低い物質を蒸着することにより形成された第１の遮断層
を具備し、ここで、前記第１遮断層は、前記サブストレ
ートチューブに含まれたＯＨが、前記クラッド層に浸透
することを実質的に防止する。
【００１１】光ファイバプレフォームは、さらに、前記
クラッド層と前記コア層との間に位置した、ＯＨ拡散係
数が低い物質をドーピングすることにより形成された第
２遮断層を含むことが好ましく、前記第２遮断層は、前
記サブストレートチューブから前記クラッド層に浸透し
たＯＨが、前記コア層に浸透することを防止する。
クラッド層と前記コア層との間に位置した、ＯＨ拡散係
数が低い物質をドーピングすることにより形成された第
２遮断層を含むことが好ましく、前記第２遮断層は、前
記サブストレートチューブから前記クラッド層に浸透し
たＯＨが、前記コア層に浸透することを防止する。
【００１２】第１の目的を達成するため、本発明の他の
光ファイバプレフォームは、サブストレートチューブ、
クラッド層及びコア層を具備し、前記光ファイバプレフ
ォームは、さらに、前記サブストレートチューブと前記
クラッド層との間に位置した、ＯＨ拡散係数が低い物質
がドーピングされて形成された第１遮断層を有し、ここ
で、前記第１遮断層は、前記サブストレートチューブに
含まれたＯＨが、前記クラッド層に浸透することを防止
し、ここで、前記コア層の屈折率は、前記クラッド層の
屈折率より大きく、中心部へ行くほど順次増加する。
光ファイバプレフォームは、サブストレートチューブ、
クラッド層及びコア層を具備し、前記光ファイバプレフ
ォームは、さらに、前記サブストレートチューブと前記
クラッド層との間に位置した、ＯＨ拡散係数が低い物質
がドーピングされて形成された第１遮断層を有し、ここ
で、前記第１遮断層は、前記サブストレートチューブに
含まれたＯＨが、前記クラッド層に浸透することを防止
し、ここで、前記コア層の屈折率は、前記クラッド層の
屈折率より大きく、中心部へ行くほど順次増加する。
【００１３】光ファイバプレフォームは、さらに、前記
クラッド層と前記コア層との間に位置した、ＯＨ拡散係
数の低い物質がドーピングされ形成された第２遮断層を
有し、ここで、第２遮断層は、前記クラッド層に拡散さ
れたＯＨが、前記コア層に浸透することを防止する。
クラッド層と前記コア層との間に位置した、ＯＨ拡散係
数の低い物質がドーピングされ形成された第２遮断層を
有し、ここで、第２遮断層は、前記クラッド層に拡散さ
れたＯＨが、前記コア層に浸透することを防止する。
【００１４】第２の目的を達成するため、本発明によ
る、サブストレートチューブ、クラッド層及びコア層を
具備する光ファイバプレフォームを製造する方法は：Ｏ
Ｈ拡散係数が低い物質をドーピングして第一遮断層を形
成する段階；工程温度を下げて蒸着効率を高めるのに適
した物質を蒸着して、クラッド層を形成する段階；及び
光信号が伝えられる領域のコア層を形成する段階を備え
る。
る、サブストレートチューブ、クラッド層及びコア層を
具備する光ファイバプレフォームを製造する方法は：Ｏ
Ｈ拡散係数が低い物質をドーピングして第一遮断層を形
成する段階；工程温度を下げて蒸着効率を高めるのに適
した物質を蒸着して、クラッド層を形成する段階；及び
光信号が伝えられる領域のコア層を形成する段階を備え
る。
【００１５】前記クラッド層を形成した後、前記コア層
を形成する前に、ＯＨ拡散係数が低い物質を蒸着して第
２遮断層をさらに形成することが望ましい。さらに、前
記コア層の形成段階は屈折率が順次に増加するように蒸
着し、コア層の外廓から中心へ行くほど、その屈折率が
増加するようにコア層を形成することが望ましい。
を形成する前に、ＯＨ拡散係数が低い物質を蒸着して第
２遮断層をさらに形成することが望ましい。さらに、前
記コア層の形成段階は屈折率が順次に増加するように蒸
着し、コア層の外廓から中心へ行くほど、その屈折率が
増加するようにコア層を形成することが望ましい。
【００１６】（発明を実施するための最良の態様）
以下に、添付された図面を参照して本発明の望ましい実
施例について詳細に説明する。
施例について詳細に説明する。
【００１７】図１は、一般的な単一モード（ＤＣ−Ｓ
Ｍ）の光ファイバを説明するための図面である。図面に
て、１１はサブストレートチューブ、１２はクラッド層
そして１３はコア層を示す。さらに、Δ＋はコア層の屈
折率を、Δ−はクラッド層の屈折率を、Φdはコア層の
直径を、そしてΦDはクラッド層の直径をそれぞれ示
す。
Ｍ）の光ファイバを説明するための図面である。図面に
て、１１はサブストレートチューブ、１２はクラッド層
そして１３はコア層を示す。さらに、Δ＋はコア層の屈
折率を、Δ−はクラッド層の屈折率を、Φdはコア層の
直径を、そしてΦDはクラッド層の直径をそれぞれ示
す。
【００１８】クラッド層１２を蒸着するためにＰ２Ｏ５
を使用する。このＰ２Ｏ５は融点が５７０℃程度であっ
て比較的融点が低いために、これを他の原料物質と共に
使用することにより、工程温度を下げ、蒸着効率を上げ
ることができる利点がある。一方、クラッド層１２にド
ープされたＰ２Ｏ５は吸湿性が高いため、サブストレー
トチューブ１１に含まれているＯＨをコア層１３に伝達
するＯＨ−架橋として働く。それゆえ、コア層１３にお
けるＯＨによる損失は増加する。
を使用する。このＰ２Ｏ５は融点が５７０℃程度であっ
て比較的融点が低いために、これを他の原料物質と共に
使用することにより、工程温度を下げ、蒸着効率を上げ
ることができる利点がある。一方、クラッド層１２にド
ープされたＰ２Ｏ５は吸湿性が高いため、サブストレー
トチューブ１１に含まれているＯＨをコア層１３に伝達
するＯＨ−架橋として働く。それゆえ、コア層１３にお
けるＯＨによる損失は増加する。
【００１９】図２は、本発明による単一モードの光ファ
イバを説明するための図面である。図２において、参照
番号２１はサブストレートチューブ、参照番号２２は第
一遮断層（外部クラッド層）、参照番号２３は中間クラ
ッド層、参照番号２４は第２遮断層（内部クラッド
層）、そして参照番号２５はコア層を示す。さらに、Δ
＋はコア層２５の相対屈折率を、Δは中間クラッド層２
３の屈折率を示し、サブストレートチューブ２１の屈折
率に相対的なものである。Δ０ −は第一遮断層２２の屈
折率を、Δ１ −は第２遮断層２４の屈折率を、Φdはコ
ア層２５の直径を、ΦＤ１は第２遮断層２４の直径を、
ΦＤは中間クラッド層２３の直径を、そしてΦＤ０は第
一遮断層２２の直径をそれぞれ示す。
イバを説明するための図面である。図２において、参照
番号２１はサブストレートチューブ、参照番号２２は第
一遮断層（外部クラッド層）、参照番号２３は中間クラ
ッド層、参照番号２４は第２遮断層（内部クラッド
層）、そして参照番号２５はコア層を示す。さらに、Δ
＋はコア層２５の相対屈折率を、Δは中間クラッド層２
３の屈折率を示し、サブストレートチューブ２１の屈折
率に相対的なものである。Δ０ −は第一遮断層２２の屈
折率を、Δ１ −は第２遮断層２４の屈折率を、Φdはコ
ア層２５の直径を、ΦＤ１は第２遮断層２４の直径を、
ΦＤは中間クラッド層２３の直径を、そしてΦＤ０は第
一遮断層２２の直径をそれぞれ示す。
【００２０】図示したように、本発明による光ファイバ
プレフォームのクラッド層は、それぞれその化学組成比
が互いに異なる三つの層から構成される。すなわち、ク
ラッド層は第一遮断層の外部クラッド層２２、中間クラ
ッド層２３及び第２遮断層の内部クラッド層２４から構
成される。
プレフォームのクラッド層は、それぞれその化学組成比
が互いに異なる三つの層から構成される。すなわち、ク
ラッド層は第一遮断層の外部クラッド層２２、中間クラ
ッド層２３及び第２遮断層の内部クラッド層２４から構
成される。
【００２１】第一遮断層（すなわち、外部クラッド層）
２２は、ＯＨ濃度が高いサブストレートチューブ２１
と、ＯＨの伝達媒介体のＰ２Ｏ５が含まれた中間クラッ
ド層２３との間に位置し、サブストレートチューブ２１
に含まれたＯＨが中間クラッド層２３に浸透することを
防止するためのものである。さらに、第２遮断層（すな
わち、内部クラッド層）２４は、中間クラッド層２３と
コア層２５との間に位置し、サブストレートチューブ２
１から中間クラッド層２３に浸透したＯＨがコア層２５
に浸透することを防止するためのものである。第１及び
第２遮断層２２、２４は、ＯＨ−架橋の働きをするＰ２
Ｏ５を含まず、ＳｉＯ２、ＧｅＯ２およびＦを利用して
屈折率が調節され、その厚さはクラッド層の全対の厚さ
によって適切に調節される。特に、ＯＨ濃度が高いサブ
ストレートチューブ２１と中間クラッド層２３との間
に、第一遮断層２２のみを具備し、または中間クラッド
層２３とコア層２５との間に第２遮断層２３のみを具備
することもできる。
２２は、ＯＨ濃度が高いサブストレートチューブ２１
と、ＯＨの伝達媒介体のＰ２Ｏ５が含まれた中間クラッ
ド層２３との間に位置し、サブストレートチューブ２１
に含まれたＯＨが中間クラッド層２３に浸透することを
防止するためのものである。さらに、第２遮断層（すな
わち、内部クラッド層）２４は、中間クラッド層２３と
コア層２５との間に位置し、サブストレートチューブ２
１から中間クラッド層２３に浸透したＯＨがコア層２５
に浸透することを防止するためのものである。第１及び
第２遮断層２２、２４は、ＯＨ−架橋の働きをするＰ２
Ｏ５を含まず、ＳｉＯ２、ＧｅＯ２およびＦを利用して
屈折率が調節され、その厚さはクラッド層の全対の厚さ
によって適切に調節される。特に、ＯＨ濃度が高いサブ
ストレートチューブ２１と中間クラッド層２３との間
に、第一遮断層２２のみを具備し、または中間クラッド
層２３とコア層２５との間に第２遮断層２３のみを具備
することもできる。
【００２２】光ファイバプレフォームの屈折率特性に関
して、コア層２５の屈折率はクラッド層２２、２３、２
４の屈折率より大きい。従って、外部クラッド層２２と
内部クラッド層２４の屈折率は、中間クラッド層２３の
屈折率と同じように調整される。これらの３層の屈折率
は、全て同一になるよう調整することもできる。
して、コア層２５の屈折率はクラッド層２２、２３、２
４の屈折率より大きい。従って、外部クラッド層２２と
内部クラッド層２４の屈折率は、中間クラッド層２３の
屈折率と同じように調整される。これらの３層の屈折率
は、全て同一になるよう調整することもできる。
【００２３】一般的に、蒸着層におけるＯＨ濃度は、サ
ブストレートチューブのＯＨ濃度の１／１０００以下で
ある。しかし、クラッド蒸着工程において工程温度を低
くするために、Ｐ２Ｏ５をドーピングしてクラッド層を
蒸着する。ここで、Ｐ２Ｏ５は高い吸湿性を有する。そ
うして、クラッド層に蒸着されたＰ２Ｏ５は、サブスト
レートチューブからコア層にＯＨを伝達するための架橋
として働き、コア層におけるＯＨによる損失を増加させ
る。従って、本発明では、ＯＨ拡散係数の低い物質をド
ープしたＯＨ遮断層は、ＯＨ濃度が高いサブストレート
チューブとＯＨ伝達媒介体であるＰ２Ｏ５を含むクラッ
ド層との間に形成され、または／およびクラッド層とコ
ア層との間に形成される。
ブストレートチューブのＯＨ濃度の１／１０００以下で
ある。しかし、クラッド蒸着工程において工程温度を低
くするために、Ｐ２Ｏ５をドーピングしてクラッド層を
蒸着する。ここで、Ｐ２Ｏ５は高い吸湿性を有する。そ
うして、クラッド層に蒸着されたＰ２Ｏ５は、サブスト
レートチューブからコア層にＯＨを伝達するための架橋
として働き、コア層におけるＯＨによる損失を増加させ
る。従って、本発明では、ＯＨ拡散係数の低い物質をド
ープしたＯＨ遮断層は、ＯＨ濃度が高いサブストレート
チューブとＯＨ伝達媒介体であるＰ２Ｏ５を含むクラッ
ド層との間に形成され、または／およびクラッド層とコ
ア層との間に形成される。
【００２４】図３は、本発明による他の単一モードの光
ファイバを説明するための図面である。図３において、
参照番号３１はサブストレートチューブ、参照番号３４
は第１遮断層（外部クラッド層）、参照番号３２は中間
クラッド層、参照番号３５は第２遮断層（内部クラッド
層）、そして参照番号３３はコア層を示す。さらに、Δ
Ｎ＋はコア層３３の屈折率を、ΔＮ−は中間クラッド層
３２の屈折率を示し、サブストレートチューブ３１の屈
折率に対する相対屈折率である。
ファイバを説明するための図面である。図３において、
参照番号３１はサブストレートチューブ、参照番号３４
は第１遮断層（外部クラッド層）、参照番号３２は中間
クラッド層、参照番号３５は第２遮断層（内部クラッド
層）、そして参照番号３３はコア層を示す。さらに、Δ
Ｎ＋はコア層３３の屈折率を、ΔＮ−は中間クラッド層
３２の屈折率を示し、サブストレートチューブ３１の屈
折率に対する相対屈折率である。
【００２５】図示したように、本発明による光ファイバ
プレフォームのクラッド層は、それぞれその化学組成比
が相異なる三つの層から構成される。すなわち、クラッ
ド層は第１遮断層の外部クラッド層３４、中間クラッド
層３２及び第２遮断層の内部クラッド層３５から構成さ
れる。
プレフォームのクラッド層は、それぞれその化学組成比
が相異なる三つの層から構成される。すなわち、クラッ
ド層は第１遮断層の外部クラッド層３４、中間クラッド
層３２及び第２遮断層の内部クラッド層３５から構成さ
れる。
【００２６】第１遮断層（すなわち、外部クラッド層）
３４は、ＯＨ濃度が高いサブストレートチューブ３１と
ＯＨの伝達媒介体であるＰ２Ｏ５が含まれた中間クラッ
ド層３２との間に位置し、サブストレートチューブ３１
に含まれたＯＨが中間クラッド層３２に浸透することを
防止するためのものである。さらに、第２遮断層（すな
わち、内部クラッド層）３５は、中間クラッド層３２と
コア層３３との間に位置し、サブストレートチューブ３
１から中間クラッド層３２に浸透したＯＨ、または中間
クラッド層３２の蒸着工程中に化学物質に含まれた水分
によるＯＨが、光導波領域のコア層３３に浸透すること
を防止するためのものである。外部クラッド層３４と内
部クラッド層３５の屈折率は、中間クラッド層３２の屈
折率と同一であるか同じであるように調整され、サブス
トレートチューブ３１またはコア層３３の屈折率よりは
大きくないように調整される。
３４は、ＯＨ濃度が高いサブストレートチューブ３１と
ＯＨの伝達媒介体であるＰ２Ｏ５が含まれた中間クラッ
ド層３２との間に位置し、サブストレートチューブ３１
に含まれたＯＨが中間クラッド層３２に浸透することを
防止するためのものである。さらに、第２遮断層（すな
わち、内部クラッド層）３５は、中間クラッド層３２と
コア層３３との間に位置し、サブストレートチューブ３
１から中間クラッド層３２に浸透したＯＨ、または中間
クラッド層３２の蒸着工程中に化学物質に含まれた水分
によるＯＨが、光導波領域のコア層３３に浸透すること
を防止するためのものである。外部クラッド層３４と内
部クラッド層３５の屈折率は、中間クラッド層３２の屈
折率と同一であるか同じであるように調整され、サブス
トレートチューブ３１またはコア層３３の屈折率よりは
大きくないように調整される。
【００２７】サブストレートチューブのＯＨ含有量は、
蒸着用シリカに比べて相対的に高い。シリカは、構造的
にＯＨ成分に対し最も安定した蒸着用化学物質中であっ
て、高温でＯＨ浸透を効果的に遮断できる。従って、第
１及び第２遮断層３４、３５は、ＯＨ−架橋として働く
Ｐ２Ｏ５を含まず、クラッドの屈折率はＳｉＯ２、Ｇｅ
またはＦを利用して調節され、これらの遮断層の厚さ
は、クラッド層の全体的な厚さにより適切に調節する。
蒸着用シリカに比べて相対的に高い。シリカは、構造的
にＯＨ成分に対し最も安定した蒸着用化学物質中であっ
て、高温でＯＨ浸透を効果的に遮断できる。従って、第
１及び第２遮断層３４、３５は、ＯＨ−架橋として働く
Ｐ２Ｏ５を含まず、クラッドの屈折率はＳｉＯ２、Ｇｅ
またはＦを利用して調節され、これらの遮断層の厚さ
は、クラッド層の全体的な厚さにより適切に調節する。
【００２８】光ファイバプレフォームの屈折率特性に関
して、コア層３３の屈折率は、クラッド層３２，３４お
よび３５の屈折率より大きく、さらにコア層３３の屈折
率は、コアの中心へ行くほどに一定の割合で増加するよ
うに形成される。プレフォームから光ファイバを高速で
引き出す時に、急冷による熱的ストレスが生じる。従っ
て、コア層３３の屈折率は、境界部分の屈折率（Δ
Ｎ０）より中心部分へ行くほど増加し、中心部分の屈折
率（Ｎ）を最大とする。これにより、熱的ストレスによ
る光ファイバの光損失及び機械的特性の低下を防止する
ことができ、従って、損失が低く直径比の小さい光ファ
イバは、高速で引き出される。たとえば、コア層の最外
廓部分における屈折率は、コア層の中心部における屈折
率の７５−９９％であることが望ましい。
して、コア層３３の屈折率は、クラッド層３２，３４お
よび３５の屈折率より大きく、さらにコア層３３の屈折
率は、コアの中心へ行くほどに一定の割合で増加するよ
うに形成される。プレフォームから光ファイバを高速で
引き出す時に、急冷による熱的ストレスが生じる。従っ
て、コア層３３の屈折率は、境界部分の屈折率（Δ
Ｎ０）より中心部分へ行くほど増加し、中心部分の屈折
率（Ｎ）を最大とする。これにより、熱的ストレスによ
る光ファイバの光損失及び機械的特性の低下を防止する
ことができ、従って、損失が低く直径比の小さい光ファ
イバは、高速で引き出される。たとえば、コア層の最外
廓部分における屈折率は、コア層の中心部における屈折
率の７５−９９％であることが望ましい。
【００２９】図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃは、改良された化
学気相蒸着（ＭＣＶＤ）法を使用して、図２または図３
に示される本発明による単一モードの光ファイバを製作
する方法を説明するための図面である。ＭＶＣＤ方法に
おいて、ガラスからなったサブストレートチューブ４１
の中に、ＳｉＣｌ４、ＧｅＣｌ４、ＰＯＣｌ３またはＢ
Ｃｌ３などの高純度キャリアガスを酸素と共に吹き込
み、加熱手段４３により熱を加え、サブストレートチュ
ーブに熱酸化反応により、酸化堆積物であるスートがサ
ブストレートチューブの内側に形成される（図４Ａ参
照）。ここで、原料ガスの濃度は、精密にコンピュータ
制御して屈折率を調節され、クラッド層／コア層４２を
蒸着する。加熱手段４３は直線矢印の方向に移動しつ
つ、回転矢印方向に回転するサブストレートチューブ４
１に熱を加える。蒸着される原料ガス物質は、原料物質
の貯蔵部と連結された入力部を通じて、サブストレート
チューブ４１に導入される。混合弁及び遮断弁は、サブ
ストレートチューブに導入される原料物質の流れを計量
し、その原料物質の合成に必要な調整を行う。
学気相蒸着（ＭＣＶＤ）法を使用して、図２または図３
に示される本発明による単一モードの光ファイバを製作
する方法を説明するための図面である。ＭＶＣＤ方法に
おいて、ガラスからなったサブストレートチューブ４１
の中に、ＳｉＣｌ４、ＧｅＣｌ４、ＰＯＣｌ３またはＢ
Ｃｌ３などの高純度キャリアガスを酸素と共に吹き込
み、加熱手段４３により熱を加え、サブストレートチュ
ーブに熱酸化反応により、酸化堆積物であるスートがサ
ブストレートチューブの内側に形成される（図４Ａ参
照）。ここで、原料ガスの濃度は、精密にコンピュータ
制御して屈折率を調節され、クラッド層／コア層４２を
蒸着する。加熱手段４３は直線矢印の方向に移動しつ
つ、回転矢印方向に回転するサブストレートチューブ４
１に熱を加える。蒸着される原料ガス物質は、原料物質
の貯蔵部と連結された入力部を通じて、サブストレート
チューブ４１に導入される。混合弁及び遮断弁は、サブ
ストレートチューブに導入される原料物質の流れを計量
し、その原料物質の合成に必要な調整を行う。
【００３０】本発明におけるクラッド層を蒸着する工程
において、まず、ＯＨの伝達媒介体である吸湿性が高い
Ｐ２Ｏ５などを除いた、ＯＨ拡散係数が低い物質を蒸着
することにより外部クラッド層（第一遮断層）を形成す
る。さらに、工程温度を低くし蒸着効率を高めるのに適
合した物質をドーピングすることにより、中間クラッド
層を形成する。ＯＨの伝達媒介体であるＰ２Ｏ５などを
除く、ＯＨ拡散係数が低い物質を蒸着することにより、
内部クラッド層（第２遮断層）を形成する。そして、光
信号が伝えられる領域であるコア層を形成する。従っ
て、サブストレートチューブ４１に注入される原料ガス
の混合物は、各蒸着層により異なり、この混合は、混合
弁及び遮断弁を適切に制御することにより行われる。
において、まず、ＯＨの伝達媒介体である吸湿性が高い
Ｐ２Ｏ５などを除いた、ＯＨ拡散係数が低い物質を蒸着
することにより外部クラッド層（第一遮断層）を形成す
る。さらに、工程温度を低くし蒸着効率を高めるのに適
合した物質をドーピングすることにより、中間クラッド
層を形成する。ＯＨの伝達媒介体であるＰ２Ｏ５などを
除く、ＯＨ拡散係数が低い物質を蒸着することにより、
内部クラッド層（第２遮断層）を形成する。そして、光
信号が伝えられる領域であるコア層を形成する。従っ
て、サブストレートチューブ４１に注入される原料ガス
の混合物は、各蒸着層により異なり、この混合は、混合
弁及び遮断弁を適切に制御することにより行われる。
【００３１】コア層を蒸着する工程では、外層からコア
層の屈折率が一定になるよう蒸着したり、または外層か
ら中心層に向かって徐々に屈折率が増加するように蒸着
したりしてもよい。
層の屈折率が一定になるよう蒸着したり、または外層か
ら中心層に向かって徐々に屈折率が増加するように蒸着
したりしてもよい。
【００３２】図４Ｂは、サブストレートチューブ４１内
にクラッド層／コア層４０が蒸着されたことを示す。図
４Ｂにおいて、参照番号４３は外部クラッド層、参照番
号４４は中間クラッド層、参照番号４５は内部クラッド
層、そして４６はコア層を示す。
にクラッド層／コア層４０が蒸着されたことを示す。図
４Ｂにおいて、参照番号４３は外部クラッド層、参照番
号４４は中間クラッド層、参照番号４５は内部クラッド
層、そして４６はコア層を示す。
【００３３】図４Ｃに関して、図４Ｂに示される蒸着層
は、加熱手段４３により、クラッド層／コア層４０が蒸
着されたサブストレートチューブ４１に熱を加えて、コ
ラプスおよびクローズさせ、これにより、光ファイバプ
レフォーム４７を生成する。
は、加熱手段４３により、クラッド層／コア層４０が蒸
着されたサブストレートチューブ４１に熱を加えて、コ
ラプスおよびクローズさせ、これにより、光ファイバプ
レフォーム４７を生成する。
【００３４】蒸着工程において、中間クラッド層４４を
間に挟む、ＯＨ−架橋として働くＰ２Ｏ５を含まない外
部及び内部ＯＨ−遮断層４３、４５を蒸着することによ
り、コア蒸着工程、コラプス工程またはクローズ工程に
おいて、サブストレートチューブ４１からコア層４６に
浸透するＯＨを効果的に遮断することができる。従っ
て、適切な直径比（Ｄ／ｄ）を維持しつつ、コア層での
ＯＨ−吸収バンドによる損失を最小化できる。さらに、
直径比をより小さくし、蒸着回数を減らせるので工程時
間も短縮できる。ここで、クラッド層の直径（Ｄ）と前
記コア層の直径（ｄ）との比（Ｄ／ｄ）は、１．１−
３．０であることが望ましい。
間に挟む、ＯＨ−架橋として働くＰ２Ｏ５を含まない外
部及び内部ＯＨ−遮断層４３、４５を蒸着することによ
り、コア蒸着工程、コラプス工程またはクローズ工程に
おいて、サブストレートチューブ４１からコア層４６に
浸透するＯＨを効果的に遮断することができる。従っ
て、適切な直径比（Ｄ／ｄ）を維持しつつ、コア層での
ＯＨ−吸収バンドによる損失を最小化できる。さらに、
直径比をより小さくし、蒸着回数を減らせるので工程時
間も短縮できる。ここで、クラッド層の直径（Ｄ）と前
記コア層の直径（ｄ）との比（Ｄ／ｄ）は、１．１−
３．０であることが望ましい。
【００３５】一方、蒸着と同時に進行する焼結工程にお
いて、内部表面張力による自己コラプスは、焼結しスー
ト粒子を固める工程において現れる。サブストレートチ
ューブと同様の粘度を有するバッファ層は、高粘度を有
するサブストレートと、比較的低粘度を有するクラッド
層との間に存在することにより、チューブの抑止力を改
善してチューブ収縮を減少させることができる。
いて、内部表面張力による自己コラプスは、焼結しスー
ト粒子を固める工程において現れる。サブストレートチ
ューブと同様の粘度を有するバッファ層は、高粘度を有
するサブストレートと、比較的低粘度を有するクラッド
層との間に存在することにより、チューブの抑止力を改
善してチューブ収縮を減少させることができる。
【００３６】ＭＣＶＤ工法を利用して光ファイバプレフ
ォームを製作する場合、直径比が小さいほど工程全体の
時間が短くなり、直径比が小さいと大口径プレフォーム
の製作に大変好都合である。従来は、直径比を小さくす
るとＯＨ損失が急激に増加して、光ファイバ品質が劣化
していた。したがって、通常直径比が約３．０程度であ
ることが知られている。しかし、本発明によれば、直径
比を３．０以下、例えば１．１−３．０程度に減少させ
る一方で、ＯＨ吸収損失を減少させ、熱的ストレスによ
る損失も最小させることができる。
ォームを製作する場合、直径比が小さいほど工程全体の
時間が短くなり、直径比が小さいと大口径プレフォーム
の製作に大変好都合である。従来は、直径比を小さくす
るとＯＨ損失が急激に増加して、光ファイバ品質が劣化
していた。したがって、通常直径比が約３．０程度であ
ることが知られている。しかし、本発明によれば、直径
比を３．０以下、例えば１．１−３．０程度に減少させ
る一方で、ＯＨ吸収損失を減少させ、熱的ストレスによ
る損失も最小させることができる。
【００３７】（産業上の利用分野）
以上に説明したように、本発明のＯＨ遮断層を具備した
光ファイバプレフォーム及びその製造方法によれば、蒸
着工程において、サブストレートチューブとクラッド層
との間及びクラッド層とコア層との間に、Ｐ２Ｏ５を含
まない外部及び内部ＯＨ−遮断層を蒸着させることによ
り、コア蒸着工程、コラプス工程またはクローズ工程に
おいて、サブストレートチューブからコア層に浸透する
ＯＨを効果的に防ぐことができる。したがって、コア層
でのＯＨによる損失を防止できる。さらに、コア層の屈
折率分布を中心へ向かって増加するように形成すること
により、光ファイバの高速引出しによる特性の低下を防
止できる。 ［図面の簡単な説明］
光ファイバプレフォーム及びその製造方法によれば、蒸
着工程において、サブストレートチューブとクラッド層
との間及びクラッド層とコア層との間に、Ｐ２Ｏ５を含
まない外部及び内部ＯＨ−遮断層を蒸着させることによ
り、コア蒸着工程、コラプス工程またはクローズ工程に
おいて、サブストレートチューブからコア層に浸透する
ＯＨを効果的に防ぐことができる。したがって、コア層
でのＯＨによる損失を防止できる。さらに、コア層の屈
折率分布を中心へ向かって増加するように形成すること
により、光ファイバの高速引出しによる特性の低下を防
止できる。 ［図面の簡単な説明］
【図１】一般的な単一モードの光ファイバを説明するた
めの図面である。
めの図面である。
【図２】本発明による単一モードの光ファイバを説明す
るための図面である。
るための図面である。
【図３】本発明による他の単一モードの光ファイバを説
明するための図面である。
明するための図面である。
【図４】４Ａ、４Ｂ及び４Ｃは修正されたＭＣＶＤ法を
使用して本発明による単一モードの光ファイバを製作す
る方法を説明するための図面である。
使用して本発明による単一モードの光ファイバを製作す
る方法を説明するための図面である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 セオ、 マン−セオク
大韓民国 730−380 キュンサンブク−
ド グミ−シティ オクゲ−ドン デバ
ック アパート 103−904
(72)発明者 ド、 ムン−ヒュン
大韓民国 730−090 キュンサンブク−
ド グミ−シティ ソンジュン−ドン
37 サムスン アパート ９−505
(72)発明者 ヤン、 ジン−セオン
大韓民国 730−031 キュンサンブク−
ド グミ−シティ ゴンダン １−ドン
サムスン サウォン アパート ３−
201
(56)参考文献 特開 昭53−121638（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−50503（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−51803（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−64305（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−104741（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−155037（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−14430（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−114840（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C03B 37/00 - 37/16
Claims (9)
- 【請求項１】 サブストレートチューブ、クラッド層及
びコア層を具備する光ファイバプレフォームにおいて、 前記サブストレートチューブと前記クラッド層との間に
位置し、ＯＨ拡散係数が低い物質により蒸着され、前記
サブストレートチューブに含まれたＯＨが前記クラッド
層に浸透されるのを防止するための第１遮断層と、前記クラッド層と前記コア層との間に位置し、ＯＨ拡散
係数が低い物質により蒸着され、サブストレートチュー
ブから前記クラッド層に浸透したＯＨが前記コア層に浸
透するのを防止するための第２遮断層とを備えることを
特徴とする 光ファイバプレフォーム。 - 【請求項２】 前記第１または第２遮断層は、 ＳｉＯ２、ＧｅＯ２またはＦをドーピングして屈折率を
調節し、Ｐ２Ｏ５は含まないことを特徴とする請求項１
に記載の光ファイバプレフォーム。 - 【請求項３】 前記第１または第２遮断層の屈折率は、
前記クラッド層の屈折率と同一であるかより大きくなる
よう調整されたことを特徴とする請求項１に記載の光フ
ァイバプレフォーム。 - 【請求項４】 前記クラッド層の直径（Ｄ）と前記コア
層の直径（ｄ）との比（Ｄ／ｄ）が、１．１−３．０で
あることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバプレ
フォーム。 - 【請求項５】 前記コア層の屈折率は、前記クラッド層
の屈折率より大きく、中心部に行くほど次第に増加する
ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバプレフォ
ーム。 - 【請求項６】 前記コア層の最外郭部における屈折率
は、前記コア層の中心部分における屈折率の７５−９９
％であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ
プレフォーム。 - 【請求項７】 サブストレートチューブの内部にＯＨ拡
散係数が低い物質を蒸着させサブストレートチューブに
含まれたＯＨが内側に浸透されることを防止するための
第１遮断層を形成する段階と； 第１遮断層の内部にクラッド層を形成する段階と、前記クラッド層の内部にＯＨ拡散係数の低い物質を蒸着
させてＯＨが内側に浸透されることを防止するための第
２遮断層を形成する段階と 、 前記第２遮断層の内部にコア層を形成する段階を含むこ
とを特徴とする光ファイバプレフォームの製造方法。 - 【請求項８】 前記コア層形成段階は、 屈折率が順次に増加するように蒸着し、コア層の外廓か
ら中心へ向かって、屈折率が徐々に増加するようにコア
層を形成することを特徴とする請求項７に記載の光ファ
イバプレフォームの製造方法。 - 【請求項９】 前記第１または第２遮断層は、Ｓｉ
Ｏ２、ＧｅＯ２またはＦをドーピングして屈折率を調節
し、吸湿性が比較的高いＰ２Ｏ５を含まないことを特徴
とする請求項７に記載の光ファイバプレフォームの製造
方法。
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